星尘捕手

我们都知道SETI@home(在家寻找外星文明)计划，作为一项分布式计算项目，它成功地将数以百万计的人聚集在一起——他们中有专业人士，但更多的是普通人——搜寻地外智慧生命。如今，一个新的科学探险计划又出现在业余天文爱好者面前，那就是“星尘计划”中的Stardust@home(在家寻找星尘)分布式项目，寻找微小的星际尘埃。这些来自遥远星辰的微粒是第一次从太空带回地球，也许你有机会帮助发现它们!

　　

　　捕捉墨尘

　　

　　“星尘”是继“阿波罗”计划之后，美宇航局第二个取回外星球物质样本的太空探索项目，也是美国第一个专门探索彗星的项目。

　　美国“星尘”号飞船于1999年2月发射，经过7年46亿千米的太空旅行后返回地球。在2004年1月，“星尘”号飞越了由冰、石块和尘埃构成的“维尔特2”彗星，飞船上的尘埃采集器成功捕获到彗星尘埃样本。这些样品将帮助科学家解读太阳系的历史以及地球生命的起源。

　　此外，“星尘”号在漫长的航行中收集了另一种的样品一一漂浮在星际的尘埃，那是来自遥远恒星(数光年外)的微粒。“星尘”号是在2000年2月和5月以及2002年8月至12月穿越一股流入太阳系的星际气体流时收集到这些微粒。这股气流是1993年“伽利略”飞船在飞向木星的途中新发现的。当“星尘”穿越这股气流时，张开它的网球拍形状的气溶胶收集器，收集并存储捕获的星际尘埃。

　　

　　彗星揭秘

　　

　　人类首次成功采集并收回彗星尘埃样本，令科学家们兴奋不已。科学家们认为，彗星可能包含了我们太阳系、地球以及生命诞生的重要线索。

　　彗星是由太阳系诞生后的残余物质构成，它们来自太阳系外围的柯伊伯带，那里温度一直保持在零下200摄氏度左右，好比一个超级冷冻箱，使彗星的物质成分能保持太阳系早期的原貌。研究这些物质，有助于我们了解太阳系究竟是怎样诞生的。

　　彗星的最主要成分是冰雪，也就是固态的水。液态的水是地球生命诞生的先决条件。科学家认为，地球上最初的水就可能来自于彗星，另外，彗星的彗核比较“黑”，也就是说，其中可能含有不少碳成分，而碳又是地球有机物和生命出现的必要元素。

　　不少科学家都猜测，彗星与地球上有机物的诞生有关，至少扮演着“化学催化剂”的角色。从前科学家一直以为，地球上的生物纯粹是由于地表化学变化产生，如一些化学物质聚合成生命的基本元素——氨基酸这类有机分子。但他们后来发现，原始地球并非形成氨基酸的理想之地，有机分子可能在星际尘埃中首先形成，通过彗星落到地球后才引发生命进化。彗星很可能向地球输送了水、碳、核酸这样的基本分子构成。

　　随着技术条件的成熟，科学界对彗星的研究一步接一步：“深度撞击”初步验证了彗星的彗核中包含太阳系原始物质，并含有碳、氮等生命必要的元素，“星尘”则采集到了彗星尘埃，并将它们带回地球研究，到2014年，欧洲航天局的“罗塞塔”飞船还将直接登陆彗核，并钻探取样。彗星之谜，终将一步步在世人面前解开。

　　

　　大海寻针

　　

　　得到来之不易的星际尘埃后，“星尘计划”的研究分析工作才刚刚开始。“星尘”号飞船上有一个由气溶胶材料制成的网球拍状尘埃采集器，一面捕获的是彗星物质粒子，另一面就是星际尘埃颗粒。其中彗星样品提取相对容易，星际尘埃要困难得多。其中一个原因是，与采集到的上千个彗星颗粒相比它们太少了。根据推算，“星尘”号的星际尘埃采集器上应该有大约45个星际尘埃颗粒。在约0．1平方米大的采集器上找到这45个星际尘埃颗粒的踪迹，好比在足球场上寻找45只蚂蚁。另一个原因是，星际尘埃太微小了，只有几微米大小。

　　如何定位这些“大海中的针”，科学家首先尝试进行自动的扫描；一台自动的显微镜将成像并记录气溶胶每一块微小的部分，对收集器表面下不同的深度聚焦。图像将被存储，并顺序进入一个计算程序，该程序将探测泄露星际尘埃颗粒位置的那些冲击迹象。然而星尘微粒嵌入气溶胶100微米左右的深度。在这个深度上，经过数年的太空飞行，气溶胶很可能布满交错的裂痕和瑕疵。所以自动扫描将被洪水般的虚假判别所吞没，而这40多个真正的微粒恐怕根本发现不了。

　　那么，该如何定位这些来自遥远星辰的无价之宝呢?

　　

　　“家中的墨尘”

　　

　　虽然先进的计算机程序无法分辨夹杂在裂痕与瑕疵中的星际尘埃，但是还有一种工具可用来完成这项工作，那就是人眼：只需要很少量的训练人们就能借助显微镜轻易地认出真正的星尘轨迹。但是新的问题来了，显微镜以必要的放大倍数扫描整个气溶胶表面会产生数百万张单独的图像。肉眼在识别微粒轨迹上是很好的工具，但是能期望什么人来审视这么多图片呢?即使有人来做，要用多久呢?能期望他们在成千上万张图片中自始至终保持警觉么?

　　SETI@home是历史上最大、最成功的分布式计算项目。所谓分布式计算是相对于传统的集中式计算而言的，它将一个大任务分解为许多小任务，分配给不同的计算机去完成，最后再将结果整理汇总。世界各地数百万的计算机用户通过SETI@home联合在一起寻找地外文明，是否能以相似的途径使全世界参加到寻找星际尘埃中来呢?

　　受此启发，Stardust@home项目诞生了。与SETI@home不同，该项目建立在人们亲自观察之上而不是计算机自动的处理数据。自动显微镜将扫描采集器的整个表面，记录下气溶胶每一细微局部的数字影像。由于每一张图片覆盖260 × 340微米的区域，并且每张图片要与和它相临的图片有10％的重叠，所以总共需要160万张图片才能覆盖整个表面。

　　用户将登陆Stardust@home网站接受简单的网上测试和培训，然后下载一个叫作“虚拟显微镜’程序，以及需要筛选的星际尘埃图片。用户把观察结果返回服务器，每张图片需要分发给四个用户，至少两人报告有发现它才能被看成是候选者，待专家进行最后定夺。

　　人们估计，如果仅依靠“星尘计划”的研究人员，至少需要20年才能完成辨别工作，但是联合起世界上数以千计的用户，也许只需7个月就能完成初步分析筛选。那些志愿者们真可以称得上是“星尘捕手”，他们呆在家中就可以享受发现的乐趣，并赢得用自己名字命名星际尘埃的最高奖赏。更重要的是，通过他们的参与，彗星之谜将早一天被揭开。

　　[责任编辑]　庞 云